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一種基于消息緩沖機(jī)制的6LoWPAN移動(dòng)設(shè)備的通信方法

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一種基于消息緩沖機(jī)制的6LoWPAN移動(dòng)設(shè)備的通信方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于消息緩沖機(jī)制的6LoWPAN移動(dòng)設(shè)備的通信方法,使得無(wú)線(xiàn)作業(yè)工人通過(guò)PDA或者類(lèi)似的移動(dòng)設(shè)備,可以用更少的時(shí)間完成更多的工作量,大大提高工作效率?;贗Pv6無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性技術(shù)解決了在傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)不能移動(dòng)的局限性。所述方法包括以下內(nèi)容:設(shè)計(jì)了移動(dòng)設(shè)備首次接入網(wǎng)絡(luò)與代理路由器之間的交互過(guò)程,設(shè)計(jì)了移動(dòng)設(shè)備在本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)兩個(gè)路由之間的移動(dòng)切換過(guò)程,設(shè)計(jì)了移動(dòng)設(shè)備在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的移動(dòng)切換過(guò)程,以及設(shè)計(jì)了移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)切換過(guò)程中使用的報(bào)文格式。本發(fā)明能夠有效地保障工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)設(shè)備在移動(dòng)過(guò)程中的數(shù)據(jù)通信。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于消息緩沖機(jī)制的6LoWPAN移動(dòng)設(shè)備的通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種基于消息緩沖機(jī)制的6LoWPAN移動(dòng)設(shè)備的通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在Internet中,大部分節(jié)點(diǎn),例如PC機(jī)、服務(wù)器、路由器等,一般處于靜止?fàn)顟B(tài),無(wú)需過(guò)多考慮網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對(duì)移動(dòng)性的支持。然而物聯(lián)網(wǎng)與之不同,很多傳感器節(jié)點(diǎn)經(jīng)常需要靈活移動(dòng),例如一些移動(dòng)式的無(wú)線(xiàn)傳感器設(shè)備。這些設(shè)備可能固定在移動(dòng)部件上,如旋轉(zhuǎn)部件,或者可能固定在交通工具上,如起重機(jī)或者鏟車(chē)。另外在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),一個(gè)普遍的例子就是無(wú)線(xiàn)作業(yè)工人,他們通過(guò)PDA或者類(lèi)似的移動(dòng)設(shè)備,可以在不同車(chē)間進(jìn)行移動(dòng),消耗更少的時(shí)間完成更多的工作量,大大提高工作效率。這些工人可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接到車(chē)間IT系統(tǒng),然后下載文件、說(shuō)明等等。這就需要PDA等移動(dòng)設(shè)備能夠“直接”連接到他工作平臺(tái)的傳感器或者控制器上。
[0003]因此,IPv6無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性支持顯得非常重要。在當(dāng)前已經(jīng)完成標(biāo)準(zhǔn)化的IETF技術(shù)文檔中,并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的移動(dòng)性支持標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足,本發(fā)明的目的在于提供一種解決了傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)無(wú)法移動(dòng)的局限性和重復(fù)入網(wǎng)的問(wèn)題的移動(dòng)設(shè)備的通信方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種基于消息緩沖機(jī)制的6LoWPAN移動(dòng)設(shè)備的通信方法,所述6LoWPAN的本地網(wǎng)絡(luò)為GW1,外地網(wǎng)絡(luò)為GW2,其特征在于,移動(dòng)方法包括以下步驟:
[0005]101、移動(dòng)設(shè)備A從本地網(wǎng)絡(luò)GWl外移動(dòng)到代理路由器Rl的范圍時(shí),所述移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器Rl發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求報(bào)文,所述入網(wǎng)請(qǐng)求報(bào)文包括移動(dòng)設(shè)備A的EUI-64位地址信息;代理路由器Rl收到該入網(wǎng)請(qǐng)求報(bào)文后,代理路由器Rl為移動(dòng)設(shè)備A分配短地址,代理路由器Rl發(fā)送報(bào)文I給網(wǎng)關(guān),其中報(bào)文I包括代理路由器Rl分配給移動(dòng)設(shè)備A的短地址信息、移動(dòng)設(shè)備A的EUI-64位地址信息及代理路由器Rl的地址信息;
[0006]102、網(wǎng)關(guān)收到步驟101中代理路由器Rl發(fā)送的報(bào)文I后,轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)管理中心,移動(dòng)管理中心建立移動(dòng)設(shè)備A與代理路由器Rl的綁定緩存,并根據(jù)代理路由器Rl的地址信息,在網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D上將移動(dòng)設(shè)備A的位置標(biāo)注出來(lái);
[0007]103、代理路由器Rl將分配的短地址發(fā)送給移動(dòng)設(shè)備A,所述移動(dòng)設(shè)備A收到該短地址后向當(dāng)前代理路由器Rl發(fā)送獲取數(shù)據(jù)的命令;當(dāng)代理路由器Rl收到該命令后,發(fā)送獲取數(shù)據(jù)報(bào)文I給與所述代理路由器Rl直接連接的所有節(jié)點(diǎn),所述獲取數(shù)據(jù)報(bào)文I中包含移動(dòng)設(shè)備A的短地址信息;
[0008]104、當(dāng)步驟103中與代理路由器Rl直接連接的節(jié)點(diǎn)收到該獲取數(shù)據(jù)報(bào)文I后,將該節(jié)點(diǎn)當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)代理路由器Rl轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備Rl ;當(dāng)移動(dòng)設(shè)備A與代理路由器Rl的距離大于代理路由器Rl的通信距離時(shí),移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器Rl發(fā)送離開(kāi)命令;
[0009]105、當(dāng)移動(dòng)設(shè)備A在本地網(wǎng)絡(luò)GWl中由代理路由器Rl的范圍移動(dòng)到代理路由器R2的范圍內(nèi)時(shí),移動(dòng)設(shè)備A發(fā)送信標(biāo)請(qǐng)求命令給代理路由器R2,代理路由器R2收到該信標(biāo)請(qǐng)求后,向移動(dòng)設(shè)備A發(fā)送響應(yīng);移動(dòng)設(shè)備A收到該響應(yīng)后,判定移動(dòng)的類(lèi)型,若為網(wǎng)內(nèi)移動(dòng),跳轉(zhuǎn)至步驟106,否則判定為網(wǎng)間移動(dòng),跳轉(zhuǎn)至步驟107 ;
[0010]106、所述移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器R2發(fā)送綁定更新信息,代理路由器R2收到該綁定更新消息后,將其轉(zhuǎn)發(fā)給代理路由器Rl ;代理路由器Rl收到該綁定消息后,向代理路由器R2發(fā)送綁定確認(rèn)信息,代理路由器Rl發(fā)送完確認(rèn)消息后,將消息緩沖中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備A ;移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器R2發(fā)送獲取數(shù)據(jù)命令;代理路由器R2收到該獲取數(shù)據(jù)命令后,發(fā)送獲取數(shù)據(jù)報(bào)文II給與代理路由器R2直接連接的節(jié)點(diǎn);與代理路由器R2直接連接的節(jié)點(diǎn)收到該獲取數(shù)據(jù)報(bào)文II后,將當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)代理路由器R2轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備A,當(dāng)移動(dòng)設(shè)備A與代理路由器R2的距離大于代理路由器R2的通信距離時(shí),移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器R2發(fā)送離開(kāi)命令,完成移動(dòng)設(shè)備A的網(wǎng)內(nèi)移動(dòng);
[0011]107、當(dāng)判斷為網(wǎng)間移動(dòng)時(shí),代理路由器R2收到移動(dòng)設(shè)備A發(fā)送的離開(kāi)命令后,生成通知報(bào)文發(fā)送給網(wǎng)關(guān);網(wǎng)關(guān)收到該通知報(bào)文后,查詢(xún)移動(dòng)管理中心,通知GW2網(wǎng)絡(luò)的代理路由器,將發(fā)送給移動(dòng)設(shè)備A的數(shù)據(jù)包上傳給網(wǎng)關(guān),網(wǎng)關(guān)進(jìn)行緩沖;移動(dòng)設(shè)備A完全移動(dòng)到外地網(wǎng)絡(luò)GW2后,向GW2內(nèi)的代理路由器R3發(fā)送綁定更新報(bào)文,代理路由器R3將其上傳給GW2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān),由GW2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給GWl網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān);GW1網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)收到該綁定更新報(bào)文后,發(fā)送綁定確定報(bào)文到移動(dòng)設(shè)備A,發(fā)送完成后,Gffl網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)提取消息緩沖中的數(shù)據(jù)發(fā)送給移動(dòng)設(shè)備A ;移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器R3發(fā)送獲取數(shù)據(jù)命令I(lǐng)II ;代理路由器R3收到該獲取數(shù)據(jù)命令I(lǐng)II命令后,發(fā)送獲取數(shù)據(jù)報(bào)文III給與代理路由器R3直接連接的所有節(jié)點(diǎn),與代理路由器R3直接連接的節(jié)點(diǎn)收到該獲取數(shù)據(jù)報(bào)文III后,將當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù),發(fā)送給代理路由器R3,代理路由器R3轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備A ;當(dāng)移動(dòng)設(shè)備A與代理路由器R3的距離大于代理路由器R3的通信距離時(shí),移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器R3發(fā)送離開(kāi)命令;當(dāng)移動(dòng)設(shè)備A完成任務(wù)后,向代理路由器R3發(fā)送任務(wù)完成消息,再由代理路由器R3將任務(wù)完成消息發(fā)送給GWl網(wǎng)關(guān)和GW2網(wǎng)關(guān),網(wǎng)關(guān)向移動(dòng)管理中心匯報(bào),并在網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滹@示頁(yè)面去掉移動(dòng)設(shè)備A的位置信息。
[0012]進(jìn)一步的,步驟101中的移動(dòng)設(shè)備A的短地址信息為16位端地址,代理路由器Rl的PANID信息。
[0013]進(jìn)一步的,移動(dòng)設(shè)備在網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)切換時(shí),前代理路由器建立消息緩沖機(jī)制;移動(dòng)設(shè)備在網(wǎng)間移動(dòng)切換時(shí),前網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)建立消息緩存機(jī)制。
[0014]進(jìn)一步的,報(bào)文包括控制報(bào)文及數(shù)據(jù)報(bào)文,其中控制報(bào)文包括移動(dòng)綁定請(qǐng)求報(bào)文、移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文、移動(dòng)獲取數(shù)據(jù)報(bào)文和移動(dòng)綁定更新報(bào)文,所述數(shù)據(jù)報(bào)文包括移動(dòng)數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文、移動(dòng)數(shù)據(jù)匯集報(bào)文和移動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送報(bào)文。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下:
[0016]本發(fā)明解決6LoWPAN無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)無(wú)法移動(dòng)的局限性,提出一種基于消息緩沖機(jī)制的6LoWPAN無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)方法。并結(jié)合工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求,設(shè)計(jì)合理的通信協(xié)議,通過(guò)該協(xié)議來(lái)保證工業(yè)應(yīng)用時(shí)移動(dòng)設(shè)備的正常通信?!緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖I為移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)框架圖;
[0018]圖2移動(dòng)設(shè)備初次入網(wǎng)通信圖;
[0019]圖3移動(dòng)設(shè)備網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)切換圖;
[0020]圖4移動(dòng)設(shè)備網(wǎng)間移動(dòng)切換圖;
[0021]圖5移動(dòng)報(bào)文格式。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖給出一個(gè)非限定性的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
[0023]本發(fā)明所提出的基于消息緩沖機(jī)制的6LoWPAN無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)方法,解決了傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)無(wú)法移動(dòng)的局限性和重復(fù)入網(wǎng)的問(wèn)題。設(shè)計(jì)的方法主要適用于無(wú)線(xiàn)作業(yè)工人通過(guò)PDA或者類(lèi)似的移動(dòng)設(shè)備在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)車(chē)間數(shù)據(jù)的采集和網(wǎng)絡(luò)的管理控制。本方法針對(duì)樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)IPv6無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò),詳細(xì)描述了移動(dòng)設(shè)備的加入網(wǎng)絡(luò)過(guò)程,網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)切換過(guò)程以及網(wǎng)間移動(dòng)切換過(guò)程,并且提出了消息緩沖機(jī)制有效避免了移動(dòng)設(shè)備在移動(dòng)切換過(guò)程中造成的數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題。
[0024]圖I中描述了移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)的框架圖,從圖中可以得出移動(dòng)設(shè)備從本地網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)到外地網(wǎng)絡(luò),此處用GW1表示本地網(wǎng)絡(luò),GW2表示外地網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)設(shè)備在本地范圍內(nèi)不同路由器下進(jìn)行了移動(dòng)切換,從最先接入的路由器R1移動(dòng)到路由器R2,最后移動(dòng)到路由器R3范圍內(nèi)。圖I的移動(dòng)切換過(guò)程可以分為三個(gè)過(guò)程:移動(dòng)設(shè)備首次接入網(wǎng)絡(luò)過(guò)程,如圖中移動(dòng)設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)外部移動(dòng)到路由器R1范圍內(nèi);移動(dòng)設(shè)備網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)切換過(guò)程,如圖中移動(dòng)設(shè)備從路由器R1范圍移動(dòng)切換到路由器R2范圍,再?gòu)穆酚善鱎2范圍移動(dòng)到路由器R3范圍;移動(dòng)設(shè)備網(wǎng)間移動(dòng)切換過(guò)程,如圖中的路由器R3范圍移動(dòng)切換到路由器R3范圍。下面詳細(xì)介紹該三個(gè)過(guò)程:
[0025]I.首次接入網(wǎng)絡(luò)
[0026]圖2描述了移動(dòng)設(shè)備從加入網(wǎng)絡(luò),代理路由器R1,到離開(kāi)路由器Rl范圍的全過(guò)程。其中涉及移動(dòng)設(shè)備入網(wǎng)過(guò)程,代理路由器向網(wǎng)關(guān)匯報(bào)過(guò)程,網(wǎng)關(guān)向移動(dòng)管理中心匯報(bào)過(guò)程,以及移動(dòng)設(shè)備與節(jié)點(diǎn)之前的數(shù)據(jù)通信過(guò)程。詳細(xì)步驟如下:
[0027]a)無(wú)線(xiàn)作業(yè)工人拿著移動(dòng)設(shè)備進(jìn)入某個(gè)車(chē)間時(shí),控制移動(dòng)設(shè)備發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求,入網(wǎng)請(qǐng)求中包含移動(dòng)設(shè)備的MAC地址信息。
[0028]b)代理路由器R收到入網(wǎng)請(qǐng)求后,為移動(dòng)設(shè)備分配一個(gè)16位短地址,并向網(wǎng)關(guān)發(fā)送移動(dòng)綁定請(qǐng)求報(bào)文(標(biāo)識(shí)為路由器一網(wǎng)關(guān)),該報(bào)文中應(yīng)包含移動(dòng)設(shè)備的16位短地址和MAC地址信息。
[0029]c)網(wǎng)關(guān)收到該報(bào)文后,在人機(jī)交互界面的拓?fù)滹@示頁(yè)面上標(biāo)注移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所在位置,同時(shí)將移動(dòng)設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備當(dāng)前接入路由的信息轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)管理中心,移動(dòng)管理中心建立移動(dòng)移動(dòng)設(shè)備和代理路由,以及網(wǎng)關(guān)之間的對(duì)應(yīng)列表。并且向代理路由器發(fā)送移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文(標(biāo)識(shí)為網(wǎng)關(guān)一路由器)。
[0030]d)代理路由器收到移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文(標(biāo)識(shí)為網(wǎng)關(guān)一路由器)后,向移動(dòng)設(shè)備發(fā)送移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文(標(biāo)識(shí)為路由器一移動(dòng)設(shè)備),該報(bào)文中應(yīng)包含為移動(dòng)移動(dòng)設(shè)備配置的16位短地址信息,以及網(wǎng)絡(luò)的PANID信息。[0031]e)移動(dòng)設(shè)備收到移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文(標(biāo)識(shí)為路由器一移動(dòng)設(shè)備)后,向代理路由器發(fā)送移動(dòng)獲取數(shù)據(jù)報(bào)文,報(bào)文中應(yīng)包含移動(dòng)設(shè)備的16位短地址信息。
[0032]f)代理路由器收到移動(dòng)獲取數(shù)據(jù)報(bào)文后,廣播發(fā)送移動(dòng)數(shù)據(jù)匯集報(bào)文給與路由器相連的傳感器節(jié)點(diǎn),該報(bào)文中應(yīng)該包含移動(dòng)設(shè)備的16位短地址信息。
[0033]g)與代理路由器相連的傳感器節(jié)點(diǎn)收到移動(dòng)數(shù)據(jù)匯集報(bào)文后,封裝實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給代理路由器,直接采用普通的數(shù)據(jù)發(fā)送,源地址用傳感器節(jié)點(diǎn)本身地址,目標(biāo)地址使用移動(dòng)設(shè)備的16位短地址。代理路由器收到數(shù)據(jù)包后,判定目標(biāo)地址為移動(dòng)設(shè)備的地址時(shí),將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備。
[0034]h)當(dāng)移動(dòng)設(shè)備發(fā)新代理路由器發(fā)送給自身的報(bào)文中的RSSI的值降低時(shí),說(shuō)明移動(dòng)設(shè)備在遠(yuǎn)離路由器,主動(dòng)發(fā)送信標(biāo)請(qǐng)求,范圍內(nèi)其他路由器收到信標(biāo)請(qǐng)求后,發(fā)送信標(biāo)幀響應(yīng)。移動(dòng)設(shè)備獲取信標(biāo)幀中的PANID信息,向代理路由器發(fā)送一個(gè)移動(dòng)切換起始報(bào)文,該報(bào)文應(yīng)該包含移動(dòng)設(shè)備剛剛獲得的PANID信息。
[0035]i)代理路由器收到移動(dòng)切換起始報(bào)文后,判定與移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)的類(lèi)型,如果和本地網(wǎng)絡(luò)的PANID信息相同,則判定為網(wǎng)內(nèi)移動(dòng),否則為網(wǎng)間移動(dòng)。無(wú)論移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)類(lèi)型為何種類(lèi),代理路由器都應(yīng)該開(kāi)始創(chuàng)建消息緩沖,將所有轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備的消息壓入緩沖當(dāng)中。
[0036]2.網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)切換
[0037]圖3描述了移動(dòng)設(shè)備在本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)移動(dòng)切換的詳細(xì)過(guò)程,如圖I中移動(dòng)設(shè)備從路由器Rl范圍移動(dòng)到路由器R2范圍,再移動(dòng)到路由器R3范圍。其中涉及移動(dòng)設(shè)備代理路由器之間切換過(guò)程,新代理路由器向網(wǎng)關(guān)和前代理路由器匯報(bào)過(guò)程,網(wǎng)關(guān)向移動(dòng)管理中心匯報(bào)過(guò)程,以及移動(dòng)設(shè)備與節(jié)點(diǎn)之前的數(shù)據(jù)通信過(guò)程。詳細(xì)步驟如下:
[0038]a)由I首次接入網(wǎng)絡(luò)的步驟h可得,移動(dòng)設(shè)備在未完全移動(dòng)到新路由器范圍時(shí),通過(guò)信標(biāo)請(qǐng)求和信標(biāo)響應(yīng)可以獲得新代理路由器的信息。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備發(fā)送完移動(dòng)切換起始報(bào)文后,向?qū)⒁尤氲穆酚善靼l(fā)送移動(dòng)綁定更新報(bào)文(標(biāo)識(shí)為移動(dòng)設(shè)備一路由器),該報(bào)文應(yīng)包括節(jié)點(diǎn)自身的16位短地址信息,以及前代理路由器的地址信息。
[0039]b)新代理路由器接收到移動(dòng)綁定更新報(bào)文(標(biāo)識(shí)為移動(dòng)設(shè)備一路由器)后,將構(gòu)造新的移動(dòng)綁定更新報(bào)文(標(biāo)識(shí)為路由器一網(wǎng)關(guān))發(fā)送給網(wǎng)關(guān),該報(bào)文中應(yīng)包含移動(dòng)設(shè)備的地址信息和路由器本身的地址信息。當(dāng)網(wǎng)關(guān)收到該報(bào)文立即回復(fù)移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文(標(biāo)識(shí)為網(wǎng)關(guān)一路由器),并在人機(jī)交互界面的拓?fù)滹@示頁(yè)面上更新移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所在位置,同時(shí)將移動(dòng)設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備當(dāng)前代理路由器(NAR)的信息轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)管理中心,移動(dòng)管理中心更新移動(dòng)移動(dòng)設(shè)備和代理路由,以及網(wǎng)關(guān)之間的對(duì)應(yīng)列表。
[0040]c)新代理路由器(NAR)收到移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文(標(biāo)識(shí)為網(wǎng)關(guān)一路由器)后,向移動(dòng)設(shè)備的前代理路(PAR)由器發(fā)送移動(dòng)綁定更新報(bào)文(標(biāo)識(shí)為路由器一路由器),該報(bào)文中應(yīng)包含新代理路由器(NAR)的地址信息。
[0041]d)前代理路由器(PAR)收到移動(dòng)綁定更新報(bào)文(標(biāo)識(shí)為網(wǎng)關(guān)一路由器)后,向新代理路由器(NAR)回復(fù)移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文(標(biāo)識(shí)為路由器一路由器),新代理路由器(NAR)收到該報(bào)文后,轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備。
[0042]e)前代理路由器(PAR)發(fā)送完移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文(標(biāo)識(shí)為路由器一路由器)后,將之前建立數(shù)據(jù)緩沖中的數(shù)據(jù)提取出來(lái),按照一定的方式發(fā)送給移動(dòng)設(shè)備的新代理路由器(NAR),代理路由器收到后轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)移動(dòng)設(shè)備。
[0043]f)移動(dòng)設(shè)備向當(dāng)前代理路由器發(fā)送移動(dòng)獲取數(shù)據(jù)報(bào)文,報(bào)文中應(yīng)包含移動(dòng)設(shè)備的16位短地址信息。代理路由器收到移動(dòng)獲取數(shù)據(jù)報(bào)文后,廣播發(fā)送移動(dòng)數(shù)據(jù)匯集報(bào)文給與路由器相連的傳感器節(jié)點(diǎn)。
[0044]g)與代理路由器相連的傳感器節(jié)點(diǎn)收到移動(dòng)數(shù)據(jù)匯集報(bào)文后,封裝實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給代理路由器,直接采用普通的數(shù)據(jù)發(fā)送,源地址用傳感器節(jié)點(diǎn)本身地址,目標(biāo)地址使用移動(dòng)設(shè)備的16位短地址。代理路由器收到數(shù)據(jù)包后,判定目標(biāo)地址為移動(dòng)設(shè)備的地址時(shí),將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備。
[0045]h)當(dāng)移動(dòng)設(shè)備發(fā)新代理路由器發(fā)送給自身的報(bào)文中的RSSI的值降低時(shí),說(shuō)明移動(dòng)設(shè)備在遠(yuǎn)離路由器,主動(dòng)發(fā)送信標(biāo)請(qǐng)求,范圍內(nèi)其他路由器收到信標(biāo)請(qǐng)求后,發(fā)送信標(biāo)幀響應(yīng)。移動(dòng)設(shè)備獲取信標(biāo)幀中的PANID信息,向代理路由器發(fā)送一個(gè)移動(dòng)切換起始報(bào)文,該報(bào)文應(yīng)該包含移動(dòng)設(shè)備剛剛獲得的PANID信息。
[0046]i)代理路由器收到移動(dòng)切換起始報(bào)文后,判定與移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)的類(lèi)型,如果和本地網(wǎng)絡(luò)的PANID信息相同,則判定為網(wǎng)內(nèi)移動(dòng),否則為網(wǎng)間移動(dòng)。無(wú)論移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)類(lèi)型為何種類(lèi),代理路由器都應(yīng)該開(kāi)始創(chuàng)建消息緩沖,將所有轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備的消息壓入緩沖當(dāng)中。
[0047]3.網(wǎng)間移動(dòng)切換
[0048]圖4描述了移動(dòng)設(shè)備從本地網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)到外地網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程,如圖I中移動(dòng)設(shè)備從路由器R3范圍移動(dòng)到路由器R3范圍。其中涉及移動(dòng)設(shè)備與新代理路由器(NAR)的交互過(guò)程,現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(NGW)和當(dāng)前代理路由器之間(NAR)的交互過(guò)程,現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(NGW)和前接入網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(PGW)交互過(guò)程,現(xiàn)接入網(wǎng)關(guān)向移動(dòng)管理中心匯報(bào)過(guò)程,以及移動(dòng)設(shè)備與節(jié)點(diǎn)之前的數(shù)據(jù)通信過(guò)程。詳細(xì)步驟如下:
[0049]a)由I首次接入網(wǎng)絡(luò)的步驟h可得,移動(dòng)設(shè)備在未完全移動(dòng)到新代理路由器范圍時(shí),通過(guò)信標(biāo)請(qǐng)求和信標(biāo)響應(yīng)可以獲得新代理路由器的信息。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備將收到的信標(biāo)響應(yīng)中的PANID信息封裝到移動(dòng)切換起始報(bào)文當(dāng)中,并發(fā)送給前代理路由器。前代理路由器通過(guò)報(bào)文中的PANID信息和自身網(wǎng)絡(luò)的PANID信息對(duì)比得出,移動(dòng)設(shè)備下次移動(dòng)到的網(wǎng)絡(luò)為外地網(wǎng)絡(luò)。
[0050]b)當(dāng)前代理路由器判定移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)到的下次網(wǎng)絡(luò)為外地網(wǎng)絡(luò)時(shí),代理路由器向網(wǎng)關(guān)發(fā)送移動(dòng)切換起始報(bào)文(標(biāo)識(shí)路由器一網(wǎng)關(guān))。網(wǎng)關(guān)收到該報(bào)文后,開(kāi)始建立移動(dòng)消息緩沖,代理路由器將所有的要發(fā)送給移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)關(guān),網(wǎng)關(guān)收到后將其壓入緩沖當(dāng)中。
[0051]c)移動(dòng)設(shè)備向新代理路由器發(fā)送移動(dòng)綁定請(qǐng)求報(bào)文(標(biāo)識(shí)移動(dòng)設(shè)備一路由器),該報(bào)文中應(yīng)該包含移動(dòng)設(shè)備的MAC地址信息。新代理路由器收到該報(bào)文后,向新接入網(wǎng)關(guān)發(fā)送移動(dòng)綁定更新報(bào)文(標(biāo)識(shí)路由器一網(wǎng)關(guān)),該報(bào)文應(yīng)包括移動(dòng)設(shè)備的MAC地址信息和代理路由器分配的16位短地址信息。當(dāng)網(wǎng)關(guān)收到該報(bào)文立即回復(fù)移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文(標(biāo)識(shí)為網(wǎng)關(guān)一路由器),并在人機(jī)交互界面的拓?fù)滹@示頁(yè)面上更新移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所在位置,同時(shí)將移動(dòng)設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備當(dāng)前代理路由器(NAR)的信息轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)管理中心,移動(dòng)管理中心更新移動(dòng)移動(dòng)設(shè)備和代理路由,以及網(wǎng)關(guān)之間的對(duì)應(yīng)列表。
[0052]d)移動(dòng)管理中心通過(guò)查詢(xún)之前建立的移動(dòng)設(shè)備與代理之間對(duì)應(yīng)列表,查找出移動(dòng)設(shè)備前代理網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)信息,并向其發(fā)送消息通知移動(dòng)設(shè)備當(dāng)前所在網(wǎng)絡(luò)以及代理路由等信息。前代理網(wǎng)關(guān)收到該消息后,向移動(dòng)設(shè)備所在網(wǎng)絡(luò)發(fā)送移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文(標(biāo)識(shí)為網(wǎng)關(guān)—移動(dòng)設(shè)備),當(dāng)前網(wǎng)關(guān)收到后,向代理路由器轉(zhuǎn)發(fā),代理路由器收到后轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備。
[0053]e )前接入網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)發(fā)送完移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文后,將之前建立數(shù)據(jù)緩沖中的數(shù)據(jù)提取出來(lái),按照一定的方式發(fā)送給移動(dòng)設(shè)備的新接入網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān),網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給代理路由器,代理路由器收到后轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)移動(dòng)設(shè)備。
[0054]f)移動(dòng)設(shè)備向當(dāng)前代理路由器發(fā)送移動(dòng)獲取數(shù)據(jù)報(bào)文,報(bào)文中應(yīng)包含移動(dòng)設(shè)備的16位短地址信息。代理路由器收到移動(dòng)獲取數(shù)據(jù)報(bào)文后,廣播發(fā)送移動(dòng)數(shù)據(jù)匯集報(bào)文給與路由器相連的傳感器節(jié)點(diǎn)。
[0055]g)與代理路由器相連的傳感器節(jié)點(diǎn)收到移動(dòng)數(shù)據(jù)匯集報(bào)文后,封裝實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給代理路由器,直接采用普通的數(shù)據(jù)發(fā)送,源地址用傳感器節(jié)點(diǎn)本身地址,目標(biāo)地址使用移動(dòng)設(shè)備的16位短地址。代理路由器收到數(shù)據(jù)包后,判定目標(biāo)地址為移動(dòng)設(shè)備的地址時(shí),將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備。
[0056]h)當(dāng)移動(dòng)設(shè)備發(fā)新代理路由器發(fā)送給自身的報(bào)文中的RSSI的值降低時(shí),說(shuō)明移動(dòng)設(shè)備在遠(yuǎn)離路由器,主動(dòng)發(fā)送信標(biāo)請(qǐng)求,范圍內(nèi)其他路由器收到信標(biāo)請(qǐng)求后,發(fā)送信標(biāo)幀響應(yīng)。移動(dòng)設(shè)備獲取信標(biāo)幀中的PANID信息,向代理路由器發(fā)送一個(gè)移動(dòng)切換起始報(bào)文,該報(bào)文應(yīng)該包含移動(dòng)設(shè)備剛剛獲得的PANID信息。
[0057]i)代理路由器收到移動(dòng)切換起始報(bào)文后,判定與移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)的類(lèi)型,如果和本地網(wǎng)絡(luò)的PANID信息相同,則判定為網(wǎng)內(nèi)移動(dòng),否則為網(wǎng)間移動(dòng)。無(wú)論移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)類(lèi)型為何種類(lèi),代理路由器都應(yīng)該開(kāi)始創(chuàng)建消息緩沖,將所有轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備的消息壓入緩沖當(dāng)中。
[0058]4.報(bào)文格式
[0059]本發(fā)明設(shè)計(jì)了 IPv6無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)過(guò)程中使用到的移動(dòng)綁定請(qǐng)求、移動(dòng)綁定確認(rèn)、移動(dòng)獲取數(shù)據(jù)和移動(dòng)綁定更新四種控制報(bào)文,以及移動(dòng)數(shù)據(jù)請(qǐng)求、移動(dòng)數(shù)據(jù)匯集和移動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送三種數(shù)據(jù)報(bào)文。
[0060]圖5中標(biāo)識(shí)報(bào)文的整體類(lèi)型,第一、二位標(biāo)記為01,作為移動(dòng)相關(guān)報(bào)文的標(biāo)識(shí),第三位表不報(bào)文的類(lèi)型,第四、五位表不報(bào)文的功能,第六、七、八位表不報(bào)文的傳輸路徑。表I中詳細(xì)介紹了移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)過(guò)程中,使用到的報(bào)文格式。
[0061]表I :報(bào)文格式
[0062]
【權(quán)利要求】
1.一種基于消息緩沖機(jī)制的6L0WPAN移動(dòng)設(shè)備的通信方法,所述6L0WPAN的本地網(wǎng)絡(luò)為GW1,外地網(wǎng)絡(luò)為GW2,其特征在于,移動(dòng)方法包括以下步驟:` ` 101、移動(dòng)設(shè)備A從本地網(wǎng)絡(luò)GWl外移動(dòng)到代理路由器Rl的范圍時(shí),所述移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器Rl發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求報(bào)文,所述入網(wǎng)請(qǐng)求報(bào)文包括移動(dòng)設(shè)備A的EUI-64位地址信息;代理路由器Rl收到該入網(wǎng)請(qǐng)求報(bào)文后,代理路由器Rl為移動(dòng)設(shè)備A分配短地址,代理路由器Rl發(fā)送報(bào)文I給網(wǎng)關(guān),其中報(bào)文I包括代理路由器Rl分配給移動(dòng)設(shè)備A的短地址信息、移動(dòng)設(shè)備A的EUI-64位地址信息及代理路由器Rl的地址信息; ` 102、網(wǎng)關(guān)收到步驟101中代理路由器Rl發(fā)送的報(bào)文I后,轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)管理中心,移動(dòng)管理中心建立移動(dòng)設(shè)備A與代理路由器Rl的綁定緩存,并根據(jù)代理路由器Rl的地址信息,在網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D上將移動(dòng)設(shè)備A的位置標(biāo)注出來(lái); `103、代理路由器Rl將分配的短地址發(fā)送給移動(dòng)設(shè)備A,所述移動(dòng)設(shè)備A收到該短地址后向當(dāng)前代理路由器Rl發(fā)送獲取數(shù)據(jù)的命令;當(dāng)代理路由器Rl收到該命令后,發(fā)送獲取數(shù)據(jù)報(bào)文I給與所述代理路由器Rl直接連接的所有節(jié)點(diǎn),所述獲取數(shù)據(jù)報(bào)文I中包含移動(dòng)設(shè)備A的短地址信息; ` 104、當(dāng)步驟103中與代理路由器Rl直接連接的節(jié)點(diǎn)收到該獲取數(shù)據(jù)報(bào)文I后,將該節(jié)點(diǎn)當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)代理路由器Rl轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備Rl ;當(dāng)移動(dòng)設(shè)備A與代理路由器Rl的距離大于代理路由器Rl的通信距離時(shí),移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器Rl發(fā)送離開(kāi)命令; `105、當(dāng)移動(dòng)設(shè)備A在本地網(wǎng)絡(luò)GWl中由代理路由器Rl的范圍移動(dòng)到代理路由器R2的范圍內(nèi)時(shí),移動(dòng)設(shè)備A發(fā)送信標(biāo)請(qǐng)求命令給代理路由器R2,代理路由器R2收到該信標(biāo)請(qǐng)求后,向移動(dòng)設(shè)備A發(fā)送響應(yīng);移動(dòng)設(shè)備A收到該響應(yīng)后,判定移動(dòng)的類(lèi)型,若為網(wǎng)內(nèi)移動(dòng),跳轉(zhuǎn)至步驟106,否則判定為網(wǎng)間移動(dòng),跳轉(zhuǎn)至步驟107 ; `106、所述移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器R2發(fā)送綁定更新信息,代理路由器R2收到該綁定更新消息后,將其轉(zhuǎn)發(fā)給代理路由器Rl ;代理路由器Rl收到該綁定消息后,向代理路由器R2發(fā)送綁定確認(rèn)信息,代理路由器Rl發(fā)送完確認(rèn)消息后,將消息緩沖中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備A ;移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器R2發(fā)送獲取數(shù)據(jù)命令;代理路由器R2收到該獲取數(shù)據(jù)命令后,發(fā)送獲取數(shù)據(jù)報(bào)文II給與代理路由器R2直接連接的節(jié)點(diǎn);與代理路由器R2直接連接的節(jié)點(diǎn)收到該獲取數(shù)據(jù)報(bào)文II后,將當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)代理路由器R2轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備A,當(dāng)移動(dòng)設(shè)備A與代理路由器R2的距離大于代理路由器R2的通信距離時(shí),移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器R2發(fā)送離開(kāi)命令,完成移動(dòng)設(shè)備A的網(wǎng)內(nèi)移動(dòng); ` 107、當(dāng)判斷為網(wǎng)間移動(dòng)時(shí),代理路由器R2收到移動(dòng)設(shè)備A發(fā)送的離開(kāi)命令后,生成通知報(bào)文發(fā)送給網(wǎng)關(guān);網(wǎng)關(guān)收到該通知報(bào)文后,查詢(xún)移動(dòng)管理中心,通知GW2網(wǎng)絡(luò)的代理路由器,將發(fā)送給移動(dòng)設(shè)備A的數(shù)據(jù)包上傳給網(wǎng)關(guān),網(wǎng)關(guān)進(jìn)行緩沖;移動(dòng)設(shè)備A完全移動(dòng)到外地網(wǎng)絡(luò)GW2后,向GW2內(nèi)的代理路由器R3發(fā)送綁定更新報(bào)文,代理路由器R3將其上傳給GW2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān),由GW2網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給GWl網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān);GW1網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)收到該綁定更新報(bào)文后,發(fā)送綁定確定報(bào)文到移動(dòng)設(shè)備A,發(fā)送完成后,Gffl網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)提取消息緩沖中的數(shù)據(jù)發(fā)送給移動(dòng)設(shè)備A ;移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器R3發(fā)送獲取數(shù)據(jù)命令I(lǐng)II ;代理路由器R3收到該獲取數(shù)據(jù)命令I(lǐng)II命令后,發(fā)送獲取數(shù)據(jù)報(bào)文III給與代理路由器R3直接連接的所有節(jié)點(diǎn),與代理路由器R3直接連接的節(jié)點(diǎn)收到該獲取數(shù)據(jù)報(bào)文III后,將當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù),發(fā)送給代理路由器R3,代理路由器R3轉(zhuǎn)發(fā)給移動(dòng)設(shè)備A ;當(dāng)移動(dòng)設(shè)備A與代理路由器R3的距離大于代理路由器R3的通信距離時(shí),移動(dòng)設(shè)備A向代理路由器R3發(fā)送離開(kāi)命令;當(dāng)移動(dòng)設(shè)備A完成任務(wù)后,向代理路由器R3發(fā)送任務(wù)完成消息,再由代理路由器R3將任務(wù)完成消息發(fā)送給GWl網(wǎng)關(guān)和GW2網(wǎng)關(guān),網(wǎng)關(guān)向移動(dòng)管理中心匯報(bào),并在網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滹@示頁(yè)面去掉移動(dòng)設(shè)備A的位置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于消息緩沖機(jī)制的6LoWPAN移動(dòng)設(shè)備的通信方法,其特征在于:步驟101中的移動(dòng)設(shè)備A的短地址信息為16位端地址,代理路由器Rl的PANID信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于消息緩沖機(jī)制的6LoWPAN移動(dòng)設(shè)備的通信方法,其特征在于:移動(dòng)設(shè)備在網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)切換時(shí),前代理路由器建立消息緩沖機(jī)制;移動(dòng)設(shè)備在網(wǎng)間移動(dòng)切換時(shí),前網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)建立消息緩存機(jī)制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于消息緩沖機(jī)制的6LoWPAN移動(dòng)設(shè)備的通信方法,其特征在于:報(bào)文包括控制報(bào)文及數(shù)據(jù)報(bào)文,其中控制報(bào)文包括移動(dòng)綁定請(qǐng)求報(bào)文、移動(dòng)綁定確認(rèn)報(bào)文、移動(dòng)獲取數(shù)據(jù)報(bào)文和移動(dòng)綁定更新報(bào)文,所述數(shù)據(jù)報(bào)文包括移動(dòng)數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文、移動(dòng)數(shù)據(jù)匯集報(bào)文和移動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送報(bào)文。
【文檔編號(hào)】H04L12/861GK103781137SQ201410019874
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】王恒, 王平, 張斌 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)
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